半導體(tǐ)激光(guāng)器一般具有質量輕、調制效率高、體(tǐ)積小等特點，在民(mín)用、軍用、醫療等領域應用比較廣泛。大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的研究從(cóng)20世紀80年(nián)代開始，從(cóng)未停止，随着半導體(tǐ)技術(shù)與激光(guāng)技術(shù)的不斷發展，大(dà)功率也半導體(tǐ)激光(guāng)器在功率輸出、功率轉換、可(kě)靠性等方面取得(de)了比較大(dà)的進步。大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的基本概述
半導體(tǐ)激光(guāng)器屬于激光(guāng)器的一種，主要是借助半導體(tǐ)物質，完成相(xiàng)應的激光(guāng)工(gōng)作(zuò)，常被稱之爲激光(guāng)二極管。不同半導體(tǐ)工(gōng)作(zuò)物質産生(shēng)激光(guāng)的過程存在一定差異，當前常用的半導體(tǐ)物質包括了InP（磷化铟）、CdS（硫化镉）、ZnS（硫化鋅）、GaAs（砷化镓）等。按照(zhào)半導體(tǐ)器件(jiàn)不同可(kě)以将半導體(tǐ)劃分(fēn)爲單異質結、同質結、雙異質結等。按照(zhào)輸出功率的不同可(kě)将半導體(tǐ)激光(guāng)器分(fēn)爲小功率半導體(tǐ)激光(guāng)器與大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器兩種。半導體(tǐ)激光(guāng)器的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)爲在半導體(tǐ)價帶與導帶之間通過激勵方式，實現空穴複合産生(shēng)受激發射，在這一過程中由于激勵導緻的粒子數反轉至關重要。大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的研究現狀綜述
大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的研究現狀主要從(cóng)輸出功率、轉化效率和可(kě)靠性三個方面展開分(fēn)析。随着技術(shù)的不斷發展，大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器在輸出功率方面已經取得(de)了不錯的成績。以商用的此類激光(guāng)器爲例，一般商用大(dà)功率激光(guāng)器波長主要在800~1100nm之間，在輸出功率優化方面主要通過發光(guāng)點個數與單管激光(guāng)優化提升兩方面。首先，發光(guāng)點個數的進一步增加。設計(jì)人(rén)員(yuán)通過優化激光(guāng)器内部線陣與單管模組、叠陣、面陣等，進一步增加了激光(guāng)器發光(guāng)點的數量，進一步增強激光(guāng)器輸出功率。在線陣合束優化上，增加線陣數量，利用光(guāng)學元件(jiàn)使得(de)分(fēn)立空間能量（激光(guāng)）疊加，達到增加發光(guāng)點的目的，此種方式簡便易操作(zuò)，應用最爲廣泛；在叠陣合束優化上，利用堆整形方法（平行平闆）與叠陣合束技術(shù)相(xiàng)結合，轉換激光(guāng)加工(gōng)方式，進一步實現激光(guāng)的直接加工(gōng)，達到優化輸出的目的。其次，單管激光(guāng)優化。單管激光(guāng)優化是提升半導體(tǐ)激光(guāng)器輸出功率的有效方式之一，設計(jì)人(rén)員(yuán)通過改變芯片制備、芯片結構、腔面鍍膜等技術(shù)，進一步優化輸出功率（單管激光(guāng)）促進激光(guāng)器性能的提升。近些年(nián)單管激光(guāng)器的輸出功率（連續）最高達25W以上。 除了輸出效率之外，大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的性能還(hái)與其轉化效率有很大(dà)關系，提升半導體(tǐ)轉換效率，減少半導體(tǐ)激光(guāng)器廢熱(rè)産生(shēng)，無疑可(kě)以提升能量利用率，延長激光(guāng)器的使用壽命。在半導體(tǐ)轉化效率研究方面，各國(guó)重點在提升轉化效率，先制定轉化率目标，之後通過技術(shù)手段進行優化，當前激光(guāng)器轉化效率目标制定上各國(guó)研究目标大(dà)多在80%以上。在轉化效率的優化上研究重點普遍集中在溫度控制上，Alfalight公司通過對970nm單條大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的轉換率（50%）進行研究觀察分(fēn)析得(de)出轉化效率優化上可(kě)以從(cóng)以下幾方面入手：①載流子消耗控制，研究中由于載流子溢出導緻消耗，占總體(tǐ)消耗的比例相(xiàng)對較高，大(dà)約8%左右，通過空穴和電子在量子阱中實現的複合效果有限，所以需要進一步控制載流子消耗。以提升激光(guāng)器轉化效率。②阈值下消耗控制，這部分(fēn)消耗所占比例相(xiàng)對較高，需要進行控制，以優化粒子反轉，提升轉化效率。可(kě)靠性是半導體(tǐ)激光(guāng)器優化的重點之一，與小功率半導體(tǐ)相(xiàng)比大(dà)功率半導體(tǐ)的可(kě)靠性優化還(hái)有很大(dà)的發展空間。大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器由于連續的大(dà)電流工(gōng)作(zuò)不得(de)不面臨燒孔、光(guāng)絲效應等問(wèn)題，解決這一類問(wèn)題可(kě)有效提升大(dà)功率半導體(tǐ)可(kě)靠性。近年(nián)來(lái)研究者利用傳熱(rè)結構優化、封裝技術(shù)改進、光(guāng)斑尺寸增大(dà)、生(shēng)長（晶體(tǐ)）質量提高等方法，進一步提升了大(dà)功率半導體(tǐ)的可(kě)靠性，延長大(dà)功率半導體(tǐ)使用壽命，将單管最長使用壽命延長到10萬小時以上。大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器光(guāng)束質量探討(tǎo)
大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器除了輸出功率等優化外，近些年(nián)在激光(guāng)束質量方面的研究也取得(de)了很大(dà)進展，激光(guāng)束質量得(de)到進一步提升。研究者利用加工(gōng)工(gōng)藝與芯片結構的改進，加強了對激光(guāng)束兩側控制，确保射出的激光(guāng)束穩定單一，提升了激光(guāng)束子的質量。研究者還(hái)利用WBC（外腔反饋光(guāng)譜合束）技術(shù)，對大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的合束光(guāng)源進行改善，進一步提升了大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)束質量。首先，半導體(tǐ)單管兩側模式限制。Ledentsov等研究者提出一種新型的激光(guāng)器結構，該種激光(guāng)結構是基于帶晶體(tǐ)波導（縱向光(guāng)子）的新形式，改變對激光(guāng)兩側控制，可(kě)以提升激光(guāng)束兩側機(jī)關控制水平，使得(de)激光(guāng)束集中度更優質，改善激光(guāng)器傳統芯片光(guāng)束質量差的現狀，更新激光(guāng)束芯片質量，進一步提升激光(guāng)束質量。其次，空間合束技術(shù)的應用。大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的研究者利用空間合束技術(shù)，來(lái)增加激光(guāng)功率，提升激光(guāng)單元光(guāng)束質量，從(cóng)而達到提升整體(tǐ)激光(guāng)光(guāng)束質量的目的。未來(lái)大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器的應用會進一步加深，通過對大(dà)功率的研究，探索大(dà)功率半導體(tǐ)激光(guāng)器優化的方式，促進大(dà)功率激光(guāng)器技術(shù)推廣與發展。相(xiàng)關研究人(rén)員(yuán)可(kě)從(cóng)輸出功率、轉化效率、可(kě)靠性、光(guāng)束質量等方面全面優化技術(shù)應用，促進質量提升。
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